Finalmente el deseado ascenso se certificó a falta de tres jornadas de terminar el campeonato, en la noche del 30 de mayo de 1987 con la victoria 2-0 al Recreativo de Huelva con goles en el segundo tiempo de Subirats y Quique. Ya en la última jornada el equipo jugó en Las Gaunas y presenciaba el histórico primer ascenso del CD Logroñés a Primera al caer 1-0 frente a los riojanos, ascendiendo así ambos clubes (junto al Celta) y quedando hermanadas para siempre las aficiones valencianista y riojana. Tuzón se volcó en el proyecto del ascenso y en una política de austeridad. El proyecto estaba liderado por uno de los referentes del valencianismo en las retransmisiones deportivas, Josep Rovira, junto al legendario capitán del club Ricardo Arias y a otros profesionales que formaron parte de la desaparecida emisora pública autonómica Radio Nou, como Gonzalo Naya y Vicent Marco. El portugués Nuno Espírito Santo se convirtió en el técnico del nuevo proyecto como apuesta personal de Lim, asesorado por su amigo y socio Jorge Mendes, y se realizan un total de 15 incorporaciones, algunas en forma de cesión de Meriton al haber comprado previamente sus derechos, como fueron los casos de André Gomes y Rodrigo.
Se incorporó a Nando y al argentino Ciraolo, y en el mercado de invierno llegó la sorprendente cesión del delantero Rabah Madjer del Oporto, aunque aportó menos de lo esperado. El regreso a Europa estuvo marcado por polémicos arbitrajes tanto en la ida como en la vuelta de la segunda ronda de la Copa de la UEFA frente al Oporto, quedando eliminados con un estadio volcado. En toda la segunda vuelta sólo se perdieron 2 partidos, lo que llevó al equipo al 2.º puesto logrando así el subcampeonato tras un Real Madrid intratable. Una de las alegrías de la temporada fue la remontada en la 18.ª jornada contra el Real Madrid en sólo dos minutos con goles de Fernando y Robert en los minutos 87 y 88. El club terminó en un más que digno 4.º puesto, volviendo así a puestos europeos. Era una opción muy improbable al necesitar vencer el Valencia en Balaídos al Celta y además que el Albacete, ya descendido, ganara en el Vicente Calderón al líder Atlético de Madrid. En la penúltima jornada, el fatídico 12 de abril de 1986, el Valencia necesitaba ganar en el Camp Nou pero esta vez no hubo gol milagroso de Tendillo como en 1983 y el equipo cayó derrotado 3-0. La única opción que quedaba era que al día siguiente, 13 de abril, el Cádiz perdiese en el Ramón de Carranza contra un Betis sin ninguna aspiración más allá de la de quedar por delante de su eterno enemigo (el Sevilla), pero un punto era suficiente para que los gaditanos se salvaran y por tanto empataron 0-0 contra los béticos en un partido sobre el que siempre planeó la sospecha del amaño, enviando así al Valencia al pozo de la Segunda División, categoría que el club no jugaba desde 1931. Ya confirmado el descenso, Vicente Tormo presenta su dimisión en abril y Pedro Cortés toma la presidencia en funciones hasta las elecciones en junio.
El equipo llegó a ser 2.º tras la 12.ª jornada, y aguantó en el 4.º puesto hasta la 25.ª jornada, pero el equipo fue de más a menos y las últimas nueve jornadas fueron terribles con una victoria, tres empates y cinco derrotas. El equipo terminó como líder la primera fase, con una segunda vuelta espectacular. Además en la Copa se logró por fin llegar lejos y se disputaron las semifinales contra el Barcelona, y la afición se ilusionó cuando a falta de diez minutos para terminar el partido de vuelta el equipo estaba clasificado para la final, pero el holandés Koeman anotó un gol de falta directa y decantaba la eliminatoria para los culés. De forma casi imparable el equipo se acercaba a la cabeza de la clasificación conforme avanzaban las jornadas, con un Mijatović en su mejor temporada valencianista logrando 28 goles. Salieron del club de forma polémica Roberto Fernández al Barcelona a cambio de 100 millones de pesetas, y Miguel Tendillo al Real Murcia al no llegarse a un acuerdo para renovar su contrato, y también fueron baja el veterano Castellanos, Bermell, Granero, Urruti y Cabrera. El entrenador siguió siendo Di Stéfano, demostrando así su compromiso con el club a pesar de tener ofertas de clubes de Primera.
Estos duelos directos entre ellos se conocen como Old Firm (La vieja empresa) y es que, a comienzos de siglo, los dirigentes de ambos clubes forzaban la celebración de un tercer partido (de desempate) en la temporada para volver a obtener beneficios por la recaudación, ya que esos partidos eran los más esperados por los hinchas escoceses. La temporada 1986/87 fue atípica y se hizo eterna al tener una primera fase regular de 18 equipos (34 jornadas) y una segunda fase dividida en dos grupos de seis equipos (10 jornadas más), y al final ascendían los tres clubes con mayor puntuación total. La fase de grupos (o play-off) fue complicada, pero los cinco partidos en casa fueron clave y se ganaron todos ellos. En 2008 y 2010, hubo protestas por parte de grupos de seguidores al equipo lleva el símbolo de la amapola para el Día del Recuerdo. Entre 1996 y 1998, Lauderdale formó parte de los Atlanta Hawks y Denver Nuggets. El número de abonados volvía a otorgar un superávit al club, pero el público sentía que daba mucho y recibía poco por parte del equipo, así que para la temporada 1988/89 el club contrató a Víctor Espárrago, que venía de hacer historia con el Cádiz, y no solo consolidó al Valencia en Primera sino que lo llevó a competición europea al finalizar la temporada en un sorprendente 3.º puesto.
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